Badania z użyciem markerów DNA pomogą dłużej zachować świeżość ziemniaków
Irlandia jest jednym z największych producentów ziemniaków, a jednak irlandzcy producenci frytek i chipsów muszą mierzyć się z brakiem lokalnych produktów spowodowanym problemami z długoterminowym przechowywaniem bulw. To sprawia, że do Irlandii importuje się rocznie ponad 50 000 ton ziemniaków. Ziemniaki przeznaczone na frytki i chipsy przechowuje się zwykle w temperaturze ośmiu stopni Celsjusza – wystarczająco wysokiej, aby zapobiec rozkładaniu się skrobi na glukozę i fruktozę. Aby spowolnić kiełkowanie, producenci ziemniaków stosują środki chemiczne, takie jak chlorprofam, które UE planuje wycofać ze względu na powodowane przez nie zagrożenie dla zdrowia. Szukając alternatyw dla chemicznych środków hamujących kiełkowanie, uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu GENSPI (Genomic Selection for Potato Improvement) opracowali system markerów genetycznych umożliwiający identyfikowanie roślin odpornych na tworzenie się glukozy i fruktozy. Ich bulwy mogą być przechowywane w temperaturze trzech lub czterech stopni – wystarczająco niskiej, aby powstrzymać w zarodku rozwój kiełków przez bardzo długi czas. „Glukoza i fruktoza powstające podczas przechowywania w niskiej temperaturze powodują ciemnienie ziemniaków podczas smażenia, przez co frytki i chipsy mają nieprzyjemny gorzki smak. Obecność cukrów prowadzi również do gromadzenia się akrylamidu, który ma działanie rakotwórcze” – mówi Dan Milbourne, koordynator projektu GENSPI. Wolniejszy wzrost zawartości cukrów Zespół GENSPI stworzył nowe, bazujące na genetyce metody rozmnażania, które pozwolą hodowcom ziemniaków wybierać gatunki o lepszej odporności na akumulację cukrów w niskich temperaturach. W tym celu badacze zebrali dużą liczbę gatunków ziemniaków i usmażyli tysiące bulw – co odpowiada około 10 000 paczek chipsów – przechowywanych w różnych temperaturach. Następnie przeanalizowali kolor po usmażeniu i powiązali go z różnymi genetycznymi odmianami roślin. „Ponieważ na kolor ziemniaków po smażeniu wpływa wiele różnych genów, aby odkryć korelacje między kolorem a odmianą genetyczną, musieliśmy przeskanować cały genom pod kątem różnych wariacji miejscowych” – wyjaśnia Milbourne. Dzięki zastosowaniu najnowszych metod sekwencjonowania genomu – tzw. technik sekwencjonowania nowej generacji – zidentyfikowano ponad 100 000 obszarów genomicznych, w których sekwencje DNA poszczególnych roślin wykazywały różnice. Uzyskane w ten sposób dane dotyczące zmienności fenotypu i genotypu zostały wykorzystane do opracowania modeli statystycznych zdolnych do przewidywania koloru ziemniaków po smażeniu na podstawie sekwencji DNA. „Wśród tych 100 000 zróżnicowanych genetycznie obszarów zidentyfikowaliśmy nieco mniejszą liczbę markerów DNA, dzięki którym będziemy w stanie dość dobrze przewidywać kolor ziemniaków po usmażeniu. To oznacza, że możemy stworzyć tanie testy DNA i w ten sposób zbadać tysiące roślin w ramach programu hodowli ziemniaków” – opowiada Stephen Byrne, przeprowadzający badania stypendysta programu Marie Skłodowskiej-Curie. Zwykle skrzyżowanie różnych odmian ziemniaków i wyprodukowanie 100 000 siewek, a następnie wyeliminowanie tych roślin, które się posiadają odpowiednich cech, zajmuje hodowcom nawet 10 lat. Odmiany odporne na tworzenie się glukozy i fruktozy można zidentyfikować tylko pod koniec tego okresu, co oznacza, że wiele potencjalnie zgodnych odmian mogło zostać wyeliminowanych jeszcze na etapie rozmnażania. Zespół GENSPI przeprowadził badania przy współpracy z Denisem Griffinem realizującym komercyjny program hodowli ziemniaków. Nowo opracowane techniki umożliwią identyfikowanie odpornych roślin na wcześniejszym etapie 10-letniego programu. Naukowcy mają nadzieję, że ich działania pomogą stworzyć przynajmniej jedną odmianę o pięknym kolorze po smażeniu nawet po przechowywaniu bulw w niskiej temperaturze i bez użycia środków hamujących kiełkowanie. „Chcielibyśmy, aby te odmiany ujrzały światło dzienne już wciągu najbliższych pięciu lat” – podsumowuje Griffin.
Słowa kluczowe
GENSPI, ziemniaki, frytki, chipsy, rozmnażanie, akrylamid, Irlandia
